潘謙啟

摘要：2010年以前廣西建成通車(chē)的高速公路隧道絕大多數(shù)為水泥混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)的磨耗與損壞隨著車(chē)流量和開(kāi)通年限的增長(zhǎng)而越來(lái)越嚴(yán)重，路面抗滑性能逐漸衰減，已無(wú)法滿足高速公路運(yùn)營(yíng)舒適性與安全性的要求。文章結(jié)合平樂(lè)至鐘山高速公路木沖隧道加鋪瀝青面層實(shí)例，從隧道原路面檢測(cè)、原路面病害處治、施工前準(zhǔn)備工作、施工過(guò)程控制和處治后路用性能評(píng)價(jià)五個(gè)方面，探討了隧道加鋪瀝青面層施工技術(shù)和路面抗滑性能的改善措施。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道;水泥混凝土路面;加鋪瀝青面層;抗滑處治;施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U459.2A311115

0 引言

早期的高速公路隧道路面大部分為水泥混凝土路面，水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、耐久性好、水穩(wěn)定性好、防火安全等特點(diǎn)。水泥混凝土路面抗滑構(gòu)造由以下兩方面構(gòu)造組成：（1）由水泥砂漿形成的微觀構(gòu)造;（2）通過(guò)表面刻槽形成的宏觀構(gòu)造[1]。已建隧道水泥混凝土路面參照水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和施工工藝，忽略了隧道內(nèi)部環(huán)境的影響以及隧道水泥混凝土路面對(duì)結(jié)構(gòu)、材料等方面的特殊要求，在車(chē)輛荷載作用下，抗滑構(gòu)造逐漸磨耗，表面變得光滑。同時(shí)，隧道路面在車(chē)輛尾氣附著形成的油污和空氣中的粉塵的混合而成的作用下，路面抗滑性能明顯減弱[2]。路面抗滑性能迅速衰減、行駛車(chē)輛溜滑、交通事故頻發(fā)已然成為隧道水泥混凝土路面突出的問(wèn)題和難題。因此，針對(duì)隧道路面進(jìn)行抗滑處治，提升路面抗滑性能勢(shì)在必行。本文主要結(jié)合高速公路隧道水泥混凝土路面加鋪瀝青面層施工，實(shí)例探討隧道水泥混凝土路面加鋪瀝青面層施工關(guān)鍵技術(shù)及路面抗滑性能的改善措施。

1 高速公路隧道水泥混凝土路面加鋪瀝青面層施工技術(shù)

受到隧道內(nèi)封閉潮濕的環(huán)境、汽車(chē)尾氣形成的油污以及水泥混凝土自身的固有性能這三大因素的影響，必然會(huì)導(dǎo)致路面抗滑性能衰減。廣西位于高溫多雨區(qū)域，高速公路隧道交通荷載重，實(shí)施常規(guī)的拋丸、刻槽、精銑刨、微表處等處治措施，雖然短期內(nèi)對(duì)高速公路隧道抗滑性能提升較為明顯，但其耐久性僅為一到兩年。結(jié)合國(guó)內(nèi)隧道水泥路面抗滑處治的實(shí)例，并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐不難得知，隧道水泥路面加鋪瀝青面層優(yōu)勢(shì)明顯，既能有效提高隧道內(nèi)路面抗滑性能，又能確?？够瑯?gòu)造耐久性，本文主要從五個(gè)方面探討隧道路面加鋪瀝青面層的施工技術(shù)。

1.1 隧道原路面檢測(cè)技術(shù)

檢測(cè)指標(biāo)包含原路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)和路面技術(shù)狀況調(diào)查。結(jié)構(gòu)層參數(shù)檢測(cè)需對(duì)原路面進(jìn)行鉆芯取樣，檢測(cè)其彎拉彈性模量、劈裂強(qiáng)度、彎拉強(qiáng)度指標(biāo);路面技術(shù)狀況調(diào)查包含抗滑性能、平整度、路面破損情況;原路面檢測(cè)及調(diào)查主要是對(duì)路面進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，為后期施工提供原始數(shù)據(jù)，控制關(guān)鍵點(diǎn)，為科學(xué)合理地制定方案奠定基礎(chǔ)。

1.2 隧道原路面病害處治技術(shù)

隧道水泥混凝土路面加鋪瀝青面層關(guān)鍵是要做好下臥層的病害處治，否則極易出現(xiàn)因下臥層病害反射到瀝青混凝土面層造成的損壞。原水泥混凝土路面病害處治原則為：采用落錘式彎沉儀（FWD）對(duì)隧道內(nèi)所有車(chē)道進(jìn)行逐板檢測(cè)，板塊單點(diǎn)彎沉控制指標(biāo)（單位0.01 mm）：

（1）單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值Lr≤14，不予處理。

（2）脫空注漿：?jiǎn)吸c(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值14

（3）破碎板更換：?jiǎn)吸c(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值Lr>40，整板破碎，處理基層，新澆混凝土板塊[3]。

（4）表面裂縫封閉：進(jìn)行擴(kuò)縫處理，清理裂縫后用聚氨酯密封膠對(duì)路面裂縫進(jìn)行修補(bǔ)封閉，敷設(shè)抗裂貼延緩反射裂縫。

1.3 水泥路面與瀝青層結(jié)合技術(shù)

隧道原水泥路面加鋪瀝青面層，其粘結(jié)是否牢固、可靠和防水，直接關(guān)系到加鋪后是否出現(xiàn)結(jié)合面滑移、瀝青面層脫落等問(wèn)題。水泥路面與瀝青層結(jié)合的施工方法有以下兩種：

（1）通過(guò)銑刨增加原水泥路面的粗糙程度。

（2）采用性能優(yōu)異、粘結(jié)力強(qiáng)的材料作為粘結(jié)層。

為確保層間粘結(jié)良好，必須保證原路面的病害均得到處治，并對(duì)原路面進(jìn)行吹掃和清洗，確保粘結(jié)層的施工達(dá)到預(yù)期效果。

1.4 反射裂縫延緩技術(shù)

隧道水泥路面加鋪瀝青面層中面臨最大的問(wèn)題就是如何延緩反射裂縫。必須采取有效的措施，降低瀝青面層剪應(yīng)力，延緩反射裂縫，常見(jiàn)的做法有以下幾種：

（1）選用具有良好的路用性能、具有較大的內(nèi)摩擦角和粘聚力的瀝青層，并通過(guò)增加厚度和優(yōu)化瀝青混合料級(jí)配的方法來(lái)保證瀝青路面的耐久性及抗開(kāi)裂的性能。

（2）在界面設(shè)置吸收應(yīng)力的材料，如設(shè)置土工格柵、土工織物、SAMI、聚酯玻纖布或在瀝青混合料中摻加聚酯纖維等進(jìn)行延緩反射裂縫[4]。

（3）設(shè)置應(yīng)力吸收層，通過(guò)應(yīng)力吸收層來(lái)吸收原路面裂縫反射上來(lái)的應(yīng)力，延緩下臥層的反射裂縫。

1.5 交通組織技術(shù)

對(duì)于運(yùn)營(yíng)高速公路隧道加鋪瀝青面層而言，交通組織設(shè)計(jì)尤為重要，運(yùn)營(yíng)高速公路施工要最大限度地減少對(duì)現(xiàn)行交通的影響，盡量不中斷交通。交通組織方案要確保安全性、高效性，隧道內(nèi)路面結(jié)構(gòu)有其特殊性，洞內(nèi)無(wú)應(yīng)急車(chē)道，既要盡量減少施工對(duì)現(xiàn)行交通的影響，也要保證施工質(zhì)量和進(jìn)度，通常有三種交通組織方案：

（1）封閉單洞施工，另一單洞雙向連續(xù)通行。

（2）封閉單洞施工，另一單洞間歇性放行。

（3）封閉單洞施工，該方向車(chē)流遠(yuǎn)端繞行，另一單洞正常通行。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

木沖隧道位于平樂(lè)至鐘山高速公路（G65、G78），雙向四車(chē)道，其中隧道右線長(zhǎng)3 695 m，左線長(zhǎng)3 670 m，于2006年12月28日建成通車(chē)。運(yùn)營(yíng)13年以來(lái)，隧道水泥混凝土路面強(qiáng)度高，破損少，2013年以來(lái)采取過(guò)常規(guī)的拋丸、刻槽、精銑刨等處治措施，短期內(nèi)對(duì)SRI值的提升較為明顯，但其耐久性和使用壽命較短，僅為一到兩年。由于木沖隧道近年來(lái)路面抗滑性能指標(biāo)下降較快，隧道事故率不斷攀升，對(duì)木沖隧道路面進(jìn)行抗滑處治十分必要。

2.2 隧道原路面檢測(cè)

2.2.1 原路面檢測(cè)

根據(jù)原路面檢測(cè)技術(shù)，對(duì)木沖隧道原路面進(jìn)行全面檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，做出全面評(píng)價(jià)，為后續(xù)確定施工方案提供參考和依據(jù)。

（1）對(duì)原路面鉆取芯樣6個(gè)進(jìn)行檢測(cè)。將芯樣在室內(nèi)進(jìn)行面層劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，木沖隧道上面層劈裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為2.78 MPa，彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.64 MPa，彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為28 300 MPa;下面層劈裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.89 MPa，彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為6.10 MPa，彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為40 400 MPa。

（2）采用落錘式彎沉儀（FWD）對(duì)木沖隧道四個(gè)車(chē)道進(jìn)行檢測(cè)，按單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值14

2.2.2 路面技術(shù)狀況調(diào)查

（1）抗滑性能：木沖隧道近五年來(lái)抗滑性能處于偏低水平，大部分路段評(píng)價(jià)為“中”和“次”。

（2）平整度：木沖隧道路面為水泥混凝土路面，平整度略低，總體評(píng)價(jià)為“良”。

（3）路面破損：木沖隧道路面為水泥混凝土路面，承載力大，投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)路面損壞較少，僅有少量表面裂縫，整體評(píng)價(jià)為“優(yōu)”。

2.3 確定加鋪瀝青面層方案

根據(jù)木沖隧道原路面檢測(cè)結(jié)果，從路面調(diào)查和檢測(cè)的結(jié)果分析，木沖隧道現(xiàn)狀水泥混凝土路面彎拉強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)性路面病害較少，基層頂面回彈模量>10 000 MPa，板邊彎沉值小，接縫傳荷能力多數(shù)為優(yōu)，運(yùn)營(yíng)近13年后的脫空率不到20%。檢測(cè)數(shù)據(jù)表明隧道水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)狀況較好，針對(duì)表面功能性抗滑不足而加鋪瀝青面層的結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)較低，結(jié)合養(yǎng)護(hù)投資控制要求及隧道抗滑處治全壽命周期效益最優(yōu)的原則，采用隧道路面抗滑處治方案的路面結(jié)構(gòu)為：加鋪5 cm SMA-13改性瀝青混凝土表面層+1 cm同步碎石封層+聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉た椢?粘層+舊水泥混凝土路面。

2.4 施工準(zhǔn)備工作

2.4.1 確定交通組織方案

木沖隧道是特長(zhǎng)隧道，交通組織技術(shù)尤為關(guān)鍵。經(jīng)與當(dāng)?shù)馗咚俟方煌ň齑箨?duì)、高速公路路政大隊(duì)多次探討，為確?？尚行耘c安全性，最終選擇封閉單洞施工，另一單洞間歇性放行的交通組織技術(shù)方案。交通警察大隊(duì)與施工單位一同安排充足的維護(hù)和疏導(dǎo)交通人員三班倒，不間斷地進(jìn)行施工，縮短工期以減少對(duì)現(xiàn)行交通的影響。

2.4.2 原材料的把控

SMA-13采用SBS改性阻燃瀝青;粗細(xì)集料結(jié)合廣西當(dāng)?shù)厥袭a(chǎn)量，均采用輝綠巖;填料采用石灰?guī)r制成的礦粉;纖維穩(wěn)定劑應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)顆粒狀木質(zhì)素，纖維摻量應(yīng)≥0.3%。上述各項(xiàng)材料性能應(yīng)滿足瀝青路面施工規(guī)范，經(jīng)檢測(cè)合格后方可使用。

2.4.3 配合比設(shè)計(jì)

充分利用廣西區(qū)類(lèi)似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注瀝青層和水泥路面的結(jié)合、延緩反射裂縫、抗車(chē)轍的要求，嚴(yán)格遵循《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）要求，經(jīng)過(guò)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證這三個(gè)階段來(lái)確定礦料級(jí)配和瀝青用量，并具有良好的施工性能。

2.5 施工過(guò)程控制

2.5.1 原路面病害處治

根據(jù)原路面檢測(cè)的彎沉數(shù)據(jù)，結(jié)合原路面的病害處治技術(shù)，根據(jù)不同工況，采取相應(yīng)的處治措施，具體處治措施見(jiàn)表1。

2.5.2 粘層、同步碎石封層

（1）為增加瀝青面層和原水泥混凝土路面的粘層力，對(duì)原路面進(jìn)行一定程度的銑刨增加粗糙程度。同時(shí)，粘層、封層采用具有較大的內(nèi)摩擦角和粘聚力瀝青層SBS改性瀝青，不僅能增強(qiáng)粘結(jié)力，而且能在一定程度上延緩下臥層的反射裂縫，其技術(shù)指標(biāo)要求見(jiàn)表2。在干燥潔凈的面層間，采用瀝青灑布車(chē)灑布熱瀝青，用量為1.0～1.2 L/m2。

（2）同步碎石封層采用SBS改性瀝青，其技術(shù)指標(biāo)要求如表2所示，瀝青用量為1.5～1.8 kg/m2。

（3）同步碎石封層集料采用粒徑為9.5～13.2 mm的滿足規(guī)范要求的經(jīng)除塵的，堅(jiān)固性≤12%，壓碎值≤25%，針片狀≤10%，洛杉磯磨耗損失≤28%，表觀相對(duì)密度≥2.60，吸水率≤2.0%的潔凈碎石。

（4）對(duì)即將灑布同步碎石封層的聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉た椢镞M(jìn)行檢查，有破損地方應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。

（5）試驗(yàn)段灑布確定各項(xiàng)參數(shù)，用同步碎石封層車(chē)進(jìn)行智能灑布，并對(duì)碎石和瀝青用量進(jìn)行抽檢和總量核算，控制用量。

（6）施工溫度≥15 ℃，大風(fēng)、大霧或雨雪天不得施工。同步碎石封層施工后，應(yīng)封閉交通，且應(yīng)盡可能早地進(jìn)行瀝青面層的施工，瀝青面層的運(yùn)料車(chē)在封層上行駛，車(chē)速≤20 km/h。

2.5.3 聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉た椢?/p>

（1）結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際，為延緩反射裂縫，采用在粘層油上攤鋪土工織物的延緩反射裂縫技術(shù)，降低瀝青面層剪應(yīng)力，提高瀝青路面的使用壽命。

（2）土工合成材料的鋪設(shè)宜對(duì)接鋪設(shè)。確需搭接時(shí)，聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉た椢锒踢叴罱娱L(zhǎng)度≤15 cm，并根據(jù)施工順序，把后施工的一頭置于先施工的一頭下面，應(yīng)將搭接處固定，長(zhǎng)邊搭接長(zhǎng)度宜≤10 cm，可用粘層瀝青粘結(jié)搭接處。

（3）進(jìn)行瀝青路面施工時(shí)，施工車(chē)輛不得在土工合成材料表面轉(zhuǎn)彎。

（4）路聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉た椢锏募夹g(shù)要求如表3所示。

2.5.4 SMA-13面層施工

（1）結(jié)合木沖隧道的凈空要求，綜合考慮瀝青面層的耐久性及抗開(kāi)裂的性能，通過(guò)反復(fù)的馬歇爾試驗(yàn)，優(yōu)化混合料級(jí)配并將SMA-13面層的厚度由原設(shè)計(jì)方案的4 cm增加至5 cm，以確保良好的路用性能以及耐久性。

（2）施工過(guò)程中粗細(xì)集料、填料、瀝青、纖維穩(wěn)定劑均按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求按批次進(jìn)行抽樣檢測(cè)，合格后方可使用。

（3）混合料的拌制：按生產(chǎn)配合比比例投料、控制溫度和拌和時(shí)間，表面層SMA-13拌和時(shí)需要按比例投放木質(zhì)纖維穩(wěn)定劑，纖維必須在混合料中充分分散，濕拌時(shí)間宜控制在≥45 s，混合料的礦料溫度為180 ℃～200 ℃，瀝青溫度為170 ℃～180 ℃，混合料出廠溫度為175 ℃～185 ℃。